(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと該モータを通電駆動するモータ駆動回路とを有するモータ装置を備え、前記モータの駆動に伴い発生する回転力を内燃機関のカム軸側に伝達し、該回転力により前記内燃機関のクランク軸に対する前記カム軸の回転位相を変化させる可変バルブタイミング装置に適用され、
前記内燃機関の停止後において、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記回転位相を目標値に制御する第１の通電制御を実施する第１通電制御手段と、
前記第１通電制御手段による前記回転位相の目標値への変化中に、該回転位相の変化が停止又はほぼ停止した状態であるロック状態が発生したことを検出するロック検出手段と、
前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出した場合に前記モータ装置を冷却する冷却制御手段と、
前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却後に、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記ロック状態を解消する第２の通電制御を実施する第２通電制御手段と、
を備え、
前記第２通電制御手段は、前記第２の通電制御として、前記回転位相を目標値への変化方向とは逆方向に一時的に制御する逆回転制御を実施することを特徴とする可変バルブタイミング制御装置。
【請求項２】
前記冷却制御手段は、前記モータ駆動回路によるモータ通電を停止し、通電停止状態での放熱により前記モータ装置を冷却する請求項１に記載の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項３】
前記冷却制御手段による冷却開始時の前記モータ装置の温度を検出する第１温度検出手段を備え、
前記第１温度検出手段により検出した温度に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間を設定する請求項１又は２に記載の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項４】
前記冷却制御手段による冷却実施期間内において前記モータ装置の温度を検出する第２温度検出手段を備え、
前記第２温度検出手段により検出した温度に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却を停止する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項５】
前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間と、該冷却時間での前記モータ装置の冷却後に実施される前記第２の通電制御によるロック解消の成否の結果との対応関係についての情報として冷却時間情報を記憶する記憶手段を備え、
前記記憶手段に記憶されている過去の冷却時間情報に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間を設定する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変バルブタイミング制御装置。
【請求項６】
前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出した場合において、前記冷却制御手段による冷却前に、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記ロック状態を解消する第３の通電制御を実施する第３通電制御手段と、
前記第３の通電制御の実施により前記ロック状態が解消したか否かを判定するロック解除判定手段と、を備え、
前記冷却制御手段は、前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出し、かつ前記ロック解除判定手段により前記ロック状態が解消されていないと判定した場合に前記モータ装置を冷却する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の可変バルブタイミング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関するものであり、詳しくは、モータの通電制御によりバルブタイミングを変更する内燃機関の可変バルブタイミング制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関のクランク軸に対するカム軸の回転位相をモータにより変化させ、これにより吸気バルブや排気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）を変更する電動式の可変バルブタイミング装置が知られており、この装置を制御するための方法が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の制御装置では、内燃機関の停止時にバルブタイミングを変化させる場合、モータの作動量を内燃機関の運転中よりも小さくする。これにより、可変バルブタイミング装置の作動音が低減されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２６７６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関の停止後にバルブタイミングを変更する場合、カム軸を静止状態から回転状態に移行させる必要がある。具体的には、例えば可変バルブタイミング装置におけるカム軸への回転伝達部が複数のギヤで構成されている場合、モータ通電によるモータ出力軸の回転により回転伝達部におけるギヤを静止状態から回転させ、それに伴いカム軸の回転位相を変化させる必要がある。また、回転伝達部のギヤには個体差があり、その個体差による噛み合い状態の違い等に起因して、内燃機関停止後のバルブタイミング変更途中にクランク軸に対するカム軸の回転位相の変化が停止してしまう、つまり、それ以上カム軸を回転させることができない状態（ロックした状態）が発生することが考えられる。
【０００５】
このようなロック状態が発生した場合、ロック状態のままモータ通電が継続されることにより、モータや該モータを駆動するモータ駆動回路の温度が高くなるおそれがある。このような温度上昇が生じた場合、モータやモータ駆動回路が適正に作動せず、その結果、例えばロック発生時においてロック解除のための通電制御を実施しても、ロック状態を解消できないことが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関のバルブタイミングを適正に制御することができる可変バルブタイミング装置制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
本発明は、モータと該モータを通電駆動するモータ駆動回路とを有するモータ装置を備え、前記モータの駆動に伴い発生する回転力を内燃機関のカム軸側に伝達し、該回転力により前記内燃機関のクランク軸に対する前記カム軸の回転位相を変化させる可変バルブタイミング装置に適用される可変バルブタイミング制御装置に関する。また、第１の構成は、前記内燃機関の停止後において、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記回転位相を目標値に制御する第１の通電制御を実施する第１通電制御手段と、前記第１通電制御手段による前記回転位相の目標値への変化中に、該回転位相の変化が停止又はほぼ停止した状態であるロック状態が発生したことを検出するロック検出手段と、前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出した場合に前記モータ装置を冷却する冷却制御手段と、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却後に、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記ロック状態を解消する第２の通電制御を実施する第２通電制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
カム軸のカム部や、可変バルブタイミング装置のカム軸への回転伝達部には、カム軸の回転を比較的小さな力で実施可能な部分とそうでない部分とが存在する。そのため、可変バルブタイミング装置によりクランク軸に対するカム軸の回転位相を変更する場合、カム軸の回転の負荷が一時的に大きくなることがある。特に、内燃機関の停止後においてカム軸の回転位相を変更する場合には、カム軸の回転を静止状態から行う必要があるため、内燃機関の運転中での位相変更に比べてカム軸の回転の負荷が大きくなる。そのため、エンジン停止後におけるカム軸の位相変化では、カム軸の回転の負荷が一時的に大きくなる場合に回転力が不足し、その結果、カム軸の回転位相をその位相から動かすことができない（モータ駆動時において回転位相の変化が停止又はほぼ停止する）ロック状態が発生することが考えられる。これに鑑み、本発明では、可変バルブタイミング装置のロック状態が発生したことを検出した場合に、モータ通電制御（第２の通電制御）により該ロック状態を解消する。
【００１０】
ただし、エンジンの運転停止の直後では、エンジン運転中やモータ運転中の発熱によって、モータやその周囲の温度が比較的高くなっている。また、モータは温度特性を有しており、モータの高温時では、モータから出力されるトルクが低下する。そのため、ロック発生の状態において、第２の通電制御によるロック解除を適正に実施できないおそれがある。つまり、ロックが発生していない状態では、カム軸の回転位相を変化させる上でさほどモータトルクを要しないのに対し、ロック発生状態では、ロック解除のために、通常の回転位相の変化時よりも大きなモータトルクを要する。そのため、モータが高温状態であると、ロック解除に必要なモータトルクを得ることができないことが考えられる。
【００１１】
また、可変バルブタイミング装置のロック発生時には、ロック状態のままモータへの通電が継続されるロック通電が行われ、そのロック通電により、モータ装置（モータやモータ駆動回路）の温度が上昇することが考えられる。かかる場合、モータが更に高温化することによりモータトルクがより一層低下し、その結果、第２の通電制御によってはロック状態を解消できなかったり、あるいは、モータ駆動回路の過昇温によってモータ駆動回路の故障を招いたりすることが懸念される。
【００１２】
これに鑑み、上記発明では、可変バルブタイミング装置のロック状態が発生した場合、モータ装置を冷却するモータ冷却制御を実施することで、モータ装置の温度を低下させる。また、モータ装置の温度を低下させた状態で、可変バルブタイミング装置のロック状態を解消する第２の通電制御を実施する。これにより、モータトルクの低下やモータ駆動回路の故障といった不都合を回避することができ、第２の通電制御によってカム軸のロック状態を確実に解除することができる。その結果、内燃機関のバルブタイミングを適正に制御することができる。
【００１３】
具体的には、第２の構成のように、前記冷却制御手段は、前記モータ駆動回路によるモータ通電を停止し、通電停止状態での放熱により前記モータ装置を冷却するとよい。この構成によれば、モータ装置を冷却する装置を新たに設けなくても、モータ装置の温度を比較的簡単な構成で低下させることができる。
【００１４】
第３の構成では、前記第２通電制御手段は、前記第２の通電制御として、前記回転位相を目標値への変化方向とは逆方向に一時的に制御する逆回転制御を実施する。つまり、本構成では、カム軸が反転から正転に向かう回転の勢いを利用してロック状態を解除する。この逆回転制御に際し、本構成では、カム軸の反転を行う前にモータ装置の温度を低下させるため、カム軸の反転に必要なモータトルクを得ることができ、その結果、カム軸を確実に反転させることができる。
【００１５】
第４の構成では、前記冷却制御手段による冷却開始時の前記モータ装置の温度を検出する第１温度検出手段を備え、前記第１温度検出手段により検出した温度に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間を設定する。
【００１６】
モータ装置の温度を低下させるのに要する時間は、冷却開始時のモータ装置の温度によって相違する。また、冷却開始時の温度は、エンジン停止直後でのモータ装置の温度や、ロック通電時での温度の上昇しやすさ等によって都度相違する。この点、本構成では、冷却開始時のモータ装置の温度に応じて冷却時間を設定するため、第２の通電制御の実施前にモータ装置の温度を十分に低下させることができるとともに、モータ装置冷却のための時間が過度に長くなるのを回避することができる。
【００１７】
また、第５の構成のように、前記冷却制御手段による冷却実施期間内において前記モータ装置の温度を検出する第２温度検出手段を備え、前記第２温度検出手段により検出した温度に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却を停止してもよい。本構成によれば、モータ装置の温度の低下度合いに応じて冷却期間を定めることができる。
【００１８】
第６の構成では、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間と、該冷却時間での前記モータ装置の冷却後に実施される前記第２の通電制御によるロック解消の成否の結果との対応関係についての情報として冷却時間情報を記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段に記憶されている過去の冷却時間情報に基づいて、前記冷却制御手段による前記モータ装置の冷却時間を設定する。こうすることにより、過去の情報に基づいて、ロック発生時に必要な冷却時間の個体差をモータ冷却制御に反映させることができ、その後のロック解除を確実に行う上で好適である。
【００１９】
具体的には、例えば第２の通電制御の実施によりカム軸のロック状態が解消したか否かを判定し、ロック解消していないと判定された場合に、モータ装置の冷却を再度実施する。この再冷却時には、前回の冷却時よりもモータ装置の冷却時間を長くするとよい。また、別の態様としては、過去に実施したモータ装置の冷却時の冷却時間に基づいて、今回の冷却時の冷却時間を設定する。このとき、例えば、第２の通電制御によりロック解除が成功した時の情報を用いる場合、今回の冷却時において冷却時間を過去の冷却時と同じにし、第２の通電制御によりロック解除が失敗した時の情報を用いる場合、過去の冷却時よりも冷却時間を長くする。
【００２０】
第７の構成では、前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出した場合において、前記冷却制御手段による冷却前に、前記モータ駆動回路により前記モータを駆動して前記ロック状態を解消する第３の通電制御を実施する第３通電制御手段と、前記第３の通電制御の実施により前記ロック状態が解消したか否かを判定するロック解除判定手段と、を備え、前記冷却制御手段は、前記ロック検出手段により前記ロック状態が発生したことを検出し、かつ前記ロック解除判定手段により前記ロック状態が解消されていないと判定した場合に前記モータ装置を冷却する。
【００２１】
可変バルブタイミング装置のロック状態が発生したからといって、必ずしもモータ通電によるロック解除が成功しないわけではなく、モータ装置を冷却しなくてもロック解除できる場合もある。したがって、本構成では、ロック発生時には、まずロック解除のための通電制御（第３の通電制御）を実施し、その通電制御によりロック解除できなかった場合にモータ装置の冷却を実施する。これにより、必要な場合に限ってモータ装置を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】バルブタイミング制御システムの全体概略を示す構成図。
【図２】可変バルブタイミング装置の概略構成図。
【図３】モータの温度特性を示す図。
【図４】ロック発生時の位相制御及び冷却制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【図５】エンジン停止後のカム軸の位相制御を示すフローチャート。
【図６】停止後基本制御を示すサブルーチン。
【図７】ロック解除制御を示すフローチャート。
【図８】他の実施形態におけるロック発生時の位相制御及び冷却制御の具体的態様を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、内燃機関であるエンジンの吸気バルブを対象にバルブタイミング制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢としてバルブタイミング制御を実施する。この制御システムの全体概略構成図を図１に示す。
【００２４】
エンジン１１において、同エンジン１１の出力軸であるクランク軸１２は、タイミングチェーン（又はタイミングベルト）１３を介して、吸気側カム軸１６のスプロケット１４及び排気側カム軸１７のスプロケット１５に連結されている。これにより、エンジン１１の動力が、タイミングチェーン１３及びスプロケット１４，１５を介して、吸気側カム軸１６及び排気側カム軸１７に伝達される。エンジン１１の駆動によりクランク軸１２が回転すると、その回転に伴い吸気側カム軸１６、排気側カム軸１７が回転するとともに、カム軸１６，１７に取り付けられた図示しないカムが回転する。このカムの回転により、カムの突起部分（カム山）が、バルブスプリングの付勢力に抗して吸気バルブ及び排気バルブ（図示略）を押し下げる。これにより、吸気バルブ及び排気バルブが閉弁状態から開弁状態になる。
【００２５】
吸気バルブには、電動式の可変バルブタイミング装置１８が設けられている。この可変バルブタイミング装置１８により、クランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相（カム軸位相）が変更され、吸気バルブの開閉タイミング（バルブタイミング）が変更される。
【００２６】
図２は、電動式の可変バルブタイミング装置１８の概略構成を示す図である。図２において、吸気側カム軸１６には位相可変機構２１が取り付けられている。位相可変機構２１は、吸気側カム軸１６に取り付けられた外歯付きのインナギヤ２２（第１のギヤ）と、インナギヤ２２の外周側に配置された内歯付きのアウタギヤ２３（第２のギヤ）と、これらインナギヤ２２とアウタギヤ２３との間に両者に噛み合うように配置された遊星ギヤ２４（位相可変ギヤ）とから構成されている。これらのうち、インナギヤ２２及びアウタギヤ２３は、吸気側カム軸１６に対して同心状に設けられている。また、アウタギヤ２３については、吸気側スプロケット１４と一体に回転可能になっている。
【００２７】
可変バルブタイミング装置１８には、遊星ギヤ２４の旋回速度を可変にするためのモータ２６（本実施形態では３相交流モータ）が設けられている。モータ２６の回転軸２７は、吸気側カム軸１６、インナギヤ２２及びアウタギヤ２３と同軸上に配置されており、その回転軸２７と遊星ギヤ２４の支持軸２５とが径方向に延びる連結部材２８を介して連結されている。これにより、モータ２６の回転に伴って、遊星ギヤ２４が支持軸２５を中心に回転（自転）しながらインナギヤ２２の外周を旋回（公転）可能になっている。
【００２８】
位相可変機構２１において、遊星ギヤ２４がインナギヤ２２とアウタギヤ２３とに噛み合った状態でインナギヤ２２の外周を旋回すると、アウタギヤ２３の回転力が、遊星ギヤ２４を介してインナギヤ２２に伝達される。また、インナギヤ２２の回転速度（吸気側カム軸１６の回転速度）に対する遊星ギヤ２４の旋回速度（公転速度）が変化されることで、アウタギヤ２３に対するインナギヤ２２の回転位相（カム軸位相）が変更される。
【００２９】
詳しくは、モータ２６の非通電時では、モータ２６の回転軸２７がアウタギヤ２３と同期して回転することで、モータ２６の回転速度がアウタギヤ２３の回転速度に一致される。これにより、アウタギヤ２３に対するインナギヤ２２の回転位相が現状維持され、バルブタイミング（カム軸位相）が現状維持される。また、モータ２６の通電によりモータ２６の回転速度がアウタギヤ２３の回転速度に対して変化されると、遊星ギヤ２４の旋回速度がアウタギヤ２３の回転速度に対して変化され、アウタギヤ２３に対するインナギヤ２２の回転位相が変更される。これにより、バルブタイミングが変更される。
【００３０】
例えば、バルブタイミングを進角する場合には、モータ２６の回転速度をアウタギヤ２３の回転速度よりも速くして、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２３の回転速度よりも速くする。これにより、アウタギヤ２３に対するインナギヤ２２の回転位相を進角してバルブタイミングを進角する。一方、バルブタイミングを遅角する場合には、モータ２６の回転速度をアウタギヤ２３の回転速度よりも遅くして、遊星ギヤ２４の旋回速度をアウタギヤ２３の回転速度よりも遅くする。これにより、アウタギヤ２３に対するインナギヤ２２の回転位相を遅角してバルブタイミングを遅角する。
【００３１】
なお、可変バルブタイミング装置１８は、定常時に吸気側カム軸１６をクランク軸１２の回転速度の１／２の回転で駆動するように、インナギヤ２２とアウタギヤ２３と遊星ギヤ２４とが構成されている。そして、クランク軸１２の回転速度の１／２の回転速度（定常的には、クランク軸１２の回転速度の１／２＝吸気側カム軸１６の回転速度）に対してモータ２６の回転速度を調整することで、吸気バルブのバルブタイミング（カム軸位相）を変化させている。
【００３２】
図１の説明に戻り、その他、本システムには、吸気側カム軸１６に対向する位置に、所定のカム角毎にカム角信号を出力するカム角センサ１９が設けられており、クランク軸１２に対向する位置に、所定のクランク角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ２０が設けられている。また、モータ２６の回転軸２７（図２参照）付近には、モータ２６の回転に同期して所定回転角毎にモータ回転角信号を出力するモータ回転角センサ２９が設けられている。このモータ回転角センサ２９の出力信号により、モータ２６の回転角（モータ回転位置）を検出可能になっている。
【００３３】
ＥＣＵ３０は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置であり、本システムに設けられている各種センサの検出結果等に基づいて、燃料噴射量制御や点火制御、バルブタイミング制御などの各種エンジン制御を実施する。
【００３４】
また、ＥＣＵ３０は、モータ２６の通電制御により、エンジン運転状態に応じたカム軸位相に制御している。具体的には、ＥＣＵ３０は、例えばカム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号に基づいて、クランク軸１２に対するカム軸１６の回転位相（実カム軸位相）を算出する。また、エンジン運転条件に応じて目標カム軸位相を算出する。そして、例えばエンジン運転中であれば、算出した目標カム軸位相（目標バルブタイミング）と実カム軸位相（実バルブタイミング）との偏差及びエンジン回転速度に基づいて目標モータ回転速度を算出し、その算出した目標モータ回転速度の信号と実モータ回転速度との偏差に基づくフィードバック制御により、モータ２６の通電デューティ比（通電制御量）を算出する。また、算出した通電デューティ比をモータ駆動回路（以下「ＥＤＵ」と表す）３１に出力する。ＥＤＵ３１は、ＥＣＵ３０から入力した通電デューティ比や、モータ回転角センサ２９の検出信号に基づいてモータ２６の通電制御を実施する。なお、ＥＤＵ３１の機能をＥＣＵ３０に組み込むようにしてもよい。
【００３５】
ＥＤＵ３１について詳しくは、複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を有し、該スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチングによりモータ２６の各コイルに駆動電圧を印加するスイッチング回路３２と、スイッチング回路３２のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を制御して該スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６からモータ２６の各コイルに駆動電圧を出力させる制御回路３３と、を備えている。ＥＤＵ３１は、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のスイッチング動作を制御することで、モータ２６の各コイルの通電／非通電を切り替えてモータ２６の駆動を制御する。なお、モータ２６及びモータ駆動回路（ＥＤＵ）３１により本発明のモータ装置が構成される。
【００３６】
ここで、エンジン始動時のバルブタイミングの最適値はエンジン１１の温度（エンジン水温）に応じて異なり、エンジン水温が低いほど最適タイミングが進角側になる。そのため、ＩＧスイッチオフに伴うエンジン停止後、次回のエンジン始動の際に、カム軸位相が、始動時水温（特に冷間始動時の水温）に応じた位相に設定されていない場合には、エンジン１１を始動できないことが考えられる。
【００３７】
これに鑑み、本システムでは、ＩＧオフに伴うエンジン停止後に、次回のエンジン始動が冷間時に行われる場合に備えて、カム軸位相を冷間始動時に適した位相に変更する停止後制御（第１の通電制御）を実施する。これにより、次回のエンジン始動の際に、エンジン１１を確実に始動できるようにしている。
【００３８】
なお、エンジン停止後での実カム軸位相の算出は、モータ回転角センサ２９の出力信号に基づいて行う。具体的には、ＥＣＵ３０は、エンジン停止直前の実カム軸位相を、カム角センサ１９及びクランク角センサ２０の出力信号に基づいて算出する。また、モータ回転角センサ２９の出力に基づいて、エンジン停止後におけるモータ２６の作動量を算出する。そして、エンジン停止直前の実カム軸位相と、エンジン停止後のモータ作動量とから、エンジン停止後の実カム軸位相を算出する。
【００３９】
ところで、エンジン停止後にカム軸位相を変更する場合には、カム軸１６を回転停止状態から作動させる必要がある。そのため、エンジン停止後では、可変バルブタイミング装置１８によるカム軸１６の回転位相の変更（バルブタイミングの変更）に際し、位相可変機構２１の各ギヤ同士の噛み合い状態や、バルブスプリング等の影響が、エンジン運転中よりも大きくなることが考えられる。よって、エンジン停止後の位相変更では、その変更途中で、クランク軸１２に対するカム軸１６の回転位相の変化が停止又はほぼ停止する状態（ロックした状態）が発生することが懸念される。
【００４０】
より具体的には、位相可変機構２１の各ギヤ（インナギヤ２２、アウタギヤ２３、遊星ギヤ２４）には、例えば製造工程における各ギヤ歯の加工誤差や熱処理によるひずみが生じていることがある。そのため、ギヤ同士の回転方向における位置関係によっては、互いのギヤのひずみに起因してギヤ同士の噛み合い状態が悪く、モータ２６の回転力がカム軸１６に一時的に伝達されにくくなることが考えられる。かかる場合、カム軸１６を回転させるためのトルクが不足し、その結果、ロック状態が生じやすくなることが考えられる。
【００４１】
また、可変バルブタイミング装置１８によりカム軸１６をクランク軸１２に対して回転させる場合、吸気バルブをバルブスプリングの付勢力に抗して変位させる、すなわち、カム軸１６に取り付けられたカムのカム山を乗り越えることが必要になることがある。このとき、エンジン停止後ではクランク軸１２の回転が停止しているため、エンジン運転中に比べてバルブスプリングを押し縮めるための負荷が大きくなる。そのため、カム軸１６を回転させる時にカム山を乗り越えることができず、その結果、カム軸１６のロック状態が発生することが考えられる。これら種々の要因に起因して、吸気側カム軸１６が回転しなくなるロック状態が発生した場合、バルブタイミングを所望のタイミング（例えば冷間始動時に最適なバルブタイミング）に変更することができず、その結果、次回のエンジン始動の際の始動性が低下することが懸念される。
【００４２】
そこで、本実施形態では、エンジン停止後のバルブタイミング制御に際し、吸気側カム軸１６の実カム軸位相を目標カム軸位相に変更している途中に、カム軸位相の変化が停止又はほぼ停止するロック状態が発生したか否かを検出する。そして、該ロック状態が発生したことが検出された場合、モータ２６の通電制御によりカム軸１６のロック状態を解消するロック解除制御（第２の通電制御）を実施する。ロック解除制御として本実施形態では、カム軸位相を目標カム軸位相への変化方向とは逆方向に一時的に制御する、より具体的には、モータ２６の通電方向を逆にすることでカム軸１６を一旦逆回転させ、その後、通電方向を元に戻す制御を実施している。
【００４３】
また特に、本実施形態では、バルブタイミングの停止後制御からロック解除制御に移行するのにあたり、ロック解除制御の実行前に、モータ装置（モータ２６、ＥＤＵ３１）を冷却して該モータ装置の温度を低下させるモータ冷却制御を実施する。その理由は以下の通りである。
【００４４】
すなわち、エンジン１１の運転停止の直後では、エンジン運転停止前のエンジン１１での発熱や、可変バルブタイミング装置１８の作動に伴うモータ２６の発熱によって、モータ２６の温度（モータ温度）が比較的高くなっている。また、モータ２６は温度特性を有しており、具体的には、図３に示すように、モータ温度が高くなるほどモータトルクが小さくなる特性を有している。ここで、ロックが発生していない通常時では、カム軸位相を変化させるのにさほど大きなモータトルクを要しないのに対し、ロック発生時には、ロック解除のために、通常のカム軸位相の変化時に比べて大きなモータトルクを要する。そのため、モータが高温状態であると、ロック解除に必要なトルクをモータ２６から出力できないおそれがある。
【００４５】
また、カム軸位相の変更中にカム軸位相が変化しなくなり始めてから、ロック発生が確定されるまでにはある一定の時間を要する。そのため、ロック発生確定までの期間では、ロック状態が発生したまま、ＥＤＵ３１によるモータ２６への通電が継続される状態になる。かかる場合、モータ２６の温度が更に高くなり、そのモータ２６の過昇温によりモータトルクが更に低下する結果、モータ通電制御によってはロック解除できないおそれがある。
【００４６】
またこのとき、ロック状態での通電によってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の発熱量が多くなり、これに起因して、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の故障を招くことが懸念される。特に、フィードバック制御によりモータ２６の通電制御を行う構成では、ロック発生時には実カム軸位相と目標カム軸位相との偏差が解消されないため、その偏差を解消するべく、モータ２６の通電デューティ比（通電制御量）として比較的大きな値が設定されることで、モータ２６やスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に大電流が流れ、その結果、モータ２６やスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の温度上昇が生じやすくなる。なお、モータ回転角センサ２９により検出されるモータ回転位置に応じてスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を制御する場合には、ロック発生時にはモータ回転位置が変化しないため、一部のスイッチング素子において通電状態が継続され、その結果、スイッチング素子の発熱量が一層大きくなることが考えられる。
【００４７】
以上に鑑み、本実施形態では、バルブタイミングの停止後制御においてカム軸１６のロック状態が発生した場合、まず、モータ冷却制御によりモータ装置の温度を低下させ、その後、ロック解除のための通電制御を実施することとしている。
【００４８】
次に、エンジン１１の運転停止後にカム軸位相を変更している途中に、可変バルブタイミング装置１８のロック状態が発生した場合の具体的態様を図４のタイムチャートを用いて説明する。図中、（ａ）はエンジン１１の運転／運転停止の推移、（ｂ）はカム軸１６の位相の推移、（ｃ）はモータ２６の通電デューティ比の推移、（ｄ）はスイッチング素子温度の推移、（ｅ）はロックカウンタＣＲの推移、（ｆ）はロック判定フラグＦ１のＯＮ／ＯＦＦの推移、（ｇ）は通電カウンタＣＥの推移、（ｈ）は冷却時間カウンタＣＬの推移、（ｉ）はロック解除中フラグＦ２のＯＮ／ＯＦＦの推移を示す。
【００４９】
図４において、エンジン停止直後のタイミングｔ１０では、カム軸位相が最遅角位置θ１に設定されている。タイミングｔ１１では、まず、目標カム軸位相を、例えばエンジン冷間始動時の最適位相θ２（最遅角位置θ１よりも、例えば５０〜７０°ＣＡだけ進角側の値）に変更し、その変更に伴い通電増量制御を開始する。また、通電カウンタＣＥのカウントアップを開始する。
【００５０】
この通電増量制御では、モータ２６の通電デューティ比Ｄｕｔｙを増量値Ｄ(Ini)に設定する。増量値Ｄ(Ini)について本制御では、通電増量制御に引き続き実施されるフィードバック制御による制御量よりも大きくしてある。具体的には、カム軸１６や可変バルブタイミング装置１８に作用する静止摩擦力に打ち勝って、カム軸１６を回転するのに必要なトルクを出力できる通電デューディ比（例えば８０％以上の通電デューティ比）に設定してある。
【００５１】
通電増量制御を開始してから所定時間Ｔ１が経過し、通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１になると、そのタイミングｔ１２で、モータ２６の通電デューティ比のフィードバック制御を開始する。具体的には、タイミングｔ１２で、通電デューディ比を初期値Ｄ(FBini)に設定し、その後、積分項を用いたフィードバック制御を実行する。
【００５２】
実カム軸位相を目標値に制御している途中のタイミングｔ１３で、モータ２６に通電しているにもかかわらずカム軸位相が変化しない状態（ロック状態）になった場合を考える。この場合、実カム軸位相と目標カム軸位相との偏差が小さくならないため、モータ２６の通電デューティ比として比較的大きな値が設定される。これにより、モータ２６やＥＤＵ３１（特にスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６）の温度が急上昇する。
【００５３】
ロック発生時の制御としては、まず、モータ２６やＥＤＣ３１の温度を低下させるべくモータ冷却制御を実施する。モータ冷却制御として本実施形態では、モータ装置への通電を停止し、その通電停止状態での放熱によりモータ装置の温度を低下させる制御を実施する。
【００５４】
詳しくは、まず、タイミングｔ１３で、ロックカウンタＣＲのカウントアップを開始する。ロックカウンタＣＲが判定値Ｋ２に達すると、そのタイミングｔ１４で、ロック判定フラグＦ１をＯＦＦからＯＮに切り替えるとともに、モータ通電を停止して通電カウンタＣＥをゼロにリセットする。また、冷却時間カウンタＣＬのカウントアップを開始する。そして、モータ通電停止を開始してから所定の冷却時間Ｔ２が経過し、冷却時間カウンタＣＬが判定値Ｋ３に達すると、そのタイミングｔ１５で、ロック判定フラグＦ１をＯＦＦにしてモータ装置の冷却を停止する。また、ロック解除中フラグＦ２をＯＮにし、ロック解除制御に移行する。
【００５５】
なお、冷却時間Ｔ２について、本実施形態では、通電停止に伴いＥＤＵ３１（特にスイッチング素子）を所定温度低下させるのに必要な時間に基づいて定めてあり、具体的には、例えば数秒に設定してある。
【００５６】
ロック解除制御では、通電増量制御及び通電フィードバック制御での通電方向とは逆方向に通電することにより、カム軸位相を目標値への変化方向とは逆方向に変化させる。具体的には、本制御では、カム軸位相の目標値として、最終的な制御目標値Ｍｔｇとは別に、所定周期の繰り返し処理において都度用いる仮目標値Ｎｔｇを設定している。そして、ロック状態が生じていない通常時では、制御目標値Ｍｔｇ（図中の実線）を仮目標値Ｎｔｇとして設定し、ロック発生時では、ロック発生時用の仮目標値Ｎｔｇ（図中の一点鎖線）を算出し、該算出した仮目標値Ｎｔｇによりカム軸位相を制御している。ロック発生時用の仮目標値Ｎｔｇとして、本実施形態では、ロック検出時のカム軸位相に対して所定の変更量Δθ（例えば１０°ＣＡ）だけ遅角側の値を設定する。ロック発生時用の仮目標値Ｎｔｇの設定後では、実カム軸位相を仮目標値Ｎｔｇに一致させるべく、通電デューティ比を負電流のデューティ比、ここでは負の所定値（例えば−Ｄ(Ini)）に切り替える。
【００５７】
カム軸１６の反転開始後、実カム軸位相が仮目標値Ｎｔｇに達すると、そのタイミングｔ１６で、ロック解除中フラグＦ２をＯＦＦにするとともに、カム軸位相の目標値を制御目標値Ｍｔｇに戻す。また、目標値の変更に伴い、モータ２６の通電デューティ比を正電流のデューティ比に切り替える。本実施形態では、タイミングｔ１６から所定時間Ｔ２では、モータ２６の通電デューティ比を所定の増量値（例えば、増量値Ｄ(Ini)）に一時的に増量する。すなわち、ロック検出時には、一旦、吸気側カム軸１６の回転方向を反転させ、その後、回転方向を再度、制御目標値Ｍｔｇへの変化方向（正転）に一気に切り換える。このカム軸１６の反転から正転への切り換えによって回転に勢いをつけることで、吸気側カム軸１６のロック状態を解除するようにしている。
【００５８】
タイミングｔ１６から所定時間Ｔ３が経過すると、そのタイミングｔ１７で、フィードバック制御によるモータ２６の通電制御に切り替える。そして、タイミングｔ１８で実カム軸位相が目標カム軸位相に一致すると、フィードバック制御を終了してモータ２６の通電を停止する。
【００５９】
なお、図４では、エンジン停止後において、カム軸位相を遅角側から進角側に変更する場合について説明したが、カム軸位相を進角側から遅角側に変更する場合についても同様のことが言える。この場合、ロック発生時用の仮目標値Ｎｔｇとしては、実カム軸位相に対して変更量Δθ（例えば１０°ＣＡ）だけ進角側の値を設定する。変更量Δθについては、例えば今回のエンジン停止後におけるロック発生回数に応じて可変に設定してもよい。
【００６０】
次に、エンジン停止後のカム軸１６の位相制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。本処理は、ＥＣＵ３０により所定周期毎に実行される。なお、本システムでは、図示しないイグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）のオフ後において、電源ラインのメインリレーをオンすることにより、ＥＣＵ３０やＥＤＵ３１、モータ２６等に通電可能になっている。図５の処理はメインリレーによって実行される。
【００６１】
図５において、まずステップＳ１０１では、ＩＧスイッチオフに伴うエンジン停止後であるか否かを判定し、エンジン運転中であればそのまま本ルーチンを終了して、図示しないエンジン運転時用の位相制御を実行する。この制御では、例えば制御目標値Ｍｔｇと実カム軸位相θｒｅとの偏差及びエンジン回転速度に基づいて目標モータ回転速度を演算し、演算した目標モータ回転速度と実モータ回転速度との偏差に基づいて、モータ２６のデューティ比のフィードバック制御を実施する。
【００６２】
エンジン１１の停止後であれば、ステップＳ１０２へ進み、制御目標値Ｍｔｇへの位相の変更が完了したか否かを判定する。位相変更が未完了の場合にはステップＳ１０３へ進み、位相変更の開始後であるか否かを判定する。そして、位相変更の開始前であれば、ステップＳ１０４へ進み、エンジン停止後におけるカム軸位相変更の基本制御（停止後基本制御）を実施する。
【００６３】
図６は、停止後基本制御を示すサブルーチンである。図６において、ステップＳ２０１では、仮目標値Ｎｔｇとして制御目標値Ｍｔｇを設定するとともに、実カム軸位相θｒｅと制御目標値Ｍｔｇとの差を算出し、その算出値の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。このとき、実カム軸位相θｒｅは、エンジン停止直前の実カム軸位相と、モータ回転角センサ２９の出力に基づき検出されるエンジン停止後のカム軸回転量とに基づいて算出する。
【００６４】
実カム軸位相θｒｅと制御目標値Ｍｔｇとの差（絶対値）が所定値よりも大きい場合には、ステップＳ２０２へ進み、通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１よりも小さいか否かを判定する。通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１よりも小さい場合には、ステップＳ２０３，Ｓ２０４の通電増量制御を実行する。具体的には、まずステップＳ２０３で、通電カウンタＣＥを所定値（本処理では「１」）カウントアップする。続くステップＳ２０４では、通電デューティ比Ｄｕｔｙを増量値Ｄ（Ini）に設定し、その設定した通電デューティ比Ｄｕｔｙ（増量値Ｄ（Ini））でモータ２６の通電制御を実施するようＥＤＵ３１に指令する。
【００６５】
通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１以上の場合には、ステップＳ２０６へ進み、通電増量制御からフィードバック制御に移行する。具体的には、ステップＳ２０６では、通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１か否かを判定する。通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１の場合にはステップＳ２０７へ進み、通電カウンタＣＥを「１」カウントアップする。続くステップＳ２０８では、通電デューティ比Ｄｕｔｙを初期値Ｄ（FBini）に設定し、その設定した通電デューティ比Ｄｕｔｙ（初期値Ｄ（FBini））でモータ２６の通電制御を実施するようＥＤＵ３１に指令する。
【００６６】
初期値Ｄ（FBini）について本実施形態では、通電増量制御中のカム軸位相の実変化速度に応じて設定する。このとき、通電増量制御中のカム軸位相の変化速度が小さいほど（可変バルブタイミング装置１８の負荷トルクが大きいほど）、初期値Ｄ（FBini）が大きくなるように設定する。なお、通電増量制御中のカム軸位相の変化速度は、例えば、通電増制御の実行期間中の実カム軸位相の変化量をその実行時間で除算して求める。
【００６７】
一方、通電カウンタＣＥが判定値Ｋ１よりも大きい場合には、ステップＳ２０９へ進み、現在のカム軸位相の実変化速度と目標変化速度との偏差を算出し、その算出した偏差に応じてフィードバック制御の積分項ＦＢＩを算出する。このとき、本実施形態では、積分項ＦＢＩの算出に用いる積分ゲインを、通電増量制御中のカム軸位相の実変化速度に応じて設定する。その際、通電増量制御中のカム軸位相の実変化速度が小さいほど（可変バルブタイミング装置１８の負荷トルクが大きいほど）、積分ゲインを大きくする。
【００６８】
なお、現在のカム軸位相の実変化速度と目標変化速度との偏差を算出する場合、カム軸位相の目標変化速度を予め設定した所定値に固定して演算処理を簡略化してもよい。あるいは、現在の実カム軸位相と目標カム軸位相との偏差に応じてカム軸位相の目標変化速度を設定してもよい。その際、例えば、実カム軸位相と目標カム軸位相との偏差が小さいほど、カム軸位相の目標変化速度を小さくする。また、積分項ＦＢＩを算出するのにあたり、現在のカム軸位相の実変化速度と目標変化速度との偏差、及び通電増量制御中のカム軸位相の実変化速度に応じて積分項ＦＢＩを算出してもよい。
【００６９】
ステップＳ２１０では、前回の通電デューティ比Ｄｕｔｙ（I-1）に積分項ＦＢＩを加算して今回の通電デューティ比Ｄｕｔｙ（I）を算出し、その算出した通電デューティ比Ｄｕｔｙ（Ｄｕｔｙ（I））でモータ２６の通電制御を実施するようＥＤＵ３１に指令する。
【００７０】
実カム軸位相θｒｅと制御目標値Ｍｔｇとの差が小さくなると、ステップＳ２０１で否定判定されてステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１では、モータ２６の通電デューティ比Ｄｕｔｙをゼロに設定するとともに、通電カウンタＣＥをゼロにリセットする。
【００７１】
図５の説明に戻り、位相変更の開始後であれば、ステップＳ１０３で肯定判定されステップＳ１０５へ進み、ロック解除中フラグＦ２がＯＦＦか否かを判定する。ロック解除中フラグＦ２がＯＦＦの場合、ステップＳ１０６へ進み、ロック判定フラグＦ１がＯＦＦか否かを判定する。ロック判定フラグＦ１がＯＦＦであればステップＳ１０７へ進み、ロックカウンタＣＲが判定値Ｋ２以上か否かを判定する。このとき、ＣＲ＜Ｋ２であればステップＳ１０８へ進み、カム軸１６の回転が停止又はほぼ停止した状態であるか否かを判定する。具体的には、モータ回転角センサ２９の出力信号に基づいて、モータ２６の単位時間当たりの回転変化量（カム軸位相の変化速度）を算出し、その算出した単位時間当たりの回転変化量が所定値以下の場合に、吸気カム軸１６の回転変化が停止又はほぼ停止した状態であると判定する。
【００７２】
なお、ロック判定については、上記の態様に限定しない。例えば、モータ２６の通電デューティ比のフィードバック制御中であれば、積分項ＦＢＩのゲインをカム軸位相の変化速度に応じて可変にするようにしておき、そのゲインに基づいてロック状態の発生の有無を判定してもよい。
【００７３】
ステップＳ１０８がＮＯの場合、ステップＳ１０４の停止後基本制御を実行し、ステップＳ１０８がＹＥＳの場合、ステップＳ１０９へ進み、ロックカウンタＣＲを「１」カウントアップする。
【００７４】
カム軸１６の回転停止状態が継続することでロックカウンタＣＲが判定値Ｋ２以上になると、ステップＳ１０７で肯定判定され、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ロック判定フラグＦ１をＯＮにし、ステップＳ１１１で、モータ２６の通電デューティ比を０にする（モータ通電を停止する）。また、通電カウンタＣＥ及びロックカウンタＣＲを０にリセットする。
【００７５】
ロック判定フラグＦ１がＯＮになると、ステップＳ１０６で否定判定されてステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２では、冷却時間カウンタＣＬが判定値Ｋ３以上か否かを判定する。このとき、冷却時間カウンタＣＬがＫ３未満の場合には、ステップＳ１１３へ進み、冷却時間カウンタを「１」カウントアップし、冷却時間カウンタＣＬがＫ３以上の場合には、ステップＳ１１４へ進み、ロック判定フラグＦ１をＯＦＦにするとともに、ロック解除中フラグＦ２をＯＮにする。
【００７６】
ロック解除中フラグＦ２がＯＮになると、ステップＳ１０５で否定判定されてステップＳ１１５へ進み、図７に示すロック解除制御を実行する。図７において、ステップＳ３０１では、ロック解除の実行中か否かを判定する。ロック解除の開始タイミングでは、ステップＳ３０１で否定判定されてステップＳ３０２へ進み、仮目標値Ｎｔｇとして、制御目標値Ｍｔｇへの変化方向とは逆方向に実カム軸位相θｒｅから変更量Δθ（例えば１０°ＣＡ）離れた角度（θｒｅ−Δθ）を設定する。また、冷却時間カウンタＣＬをゼロにリセットする。
【００７７】
なお、本実施形態では、制御目標値Ｍｔｇを基準にカム軸位相を示しており、制御目標値Ｍｔｇに近づく方向を正の符号で表し、制御目標値Ｍｔｇから離れる方向を負の符号で表している。したがって、ステップＳ３０２における式（仮目標値Ｎｔｇ＝実カム軸位相θｒｅ−変更量Δθ）について、制御目標値Ｍｔｇがエンジン停止直後のカム軸位相に対して進角側の場合には、実カム軸位相θｒｅよりも変更量Δθだけ遅角側の値が仮目標値Ｎｔｇとなる。これに対し、制御目標値Ｍｔｇがエンジン停止直後のカム軸位相に対して進角側の場合には、実カム軸位相θｒｅよりも変更量Δθだけ進角側の値が仮目標値Ｎｔｇとなる。
【００７８】
ステップＳ３０３では、通電デューティ比Ｄｕｔｙを、実カム軸位相θｒｅを制御目標値Ｍｔｇへ変化させる方向とは正負逆の通電方向の値に設定する。具体的には、例えば、通電増量制御における増量値Ｄ(Ini)と同じ大きさの負電流のデューティ比である−Ｄ(Ini)とする。そして、設定した通電デューティ比Ｄｕｔｙ（例えば−Ｄ(Ini)）でモータ２６の通電制御を実施するようＥＤＵ３１に指令する。
【００７９】
ステップＳ３０４では、実カム軸位相θｒｅが仮目標値Ｎｔｇに達したか否かを判定する。このとき、実カム軸位相θｒｅが仮目標値Ｎｔｇに達していない場合には、そのまま本ルーチンを終了する。一方、実カム軸位相θｒｅが仮目標値Ｎｔｇに達した場合には、ステップＳ３０５へ進み、ロック解除中フラグＦ２をＯＦＦにした後、本ルーチンを終了する。
【００８０】
ロック解除制御によるカム軸１６の反転を所定期間実施した直後では、ステップＳ１０５及びＳ１０６がＹＥＳ、ステップＳ１０７及びＳ１０８がＮＯとなり、ステップＳ１０４の停止後基本制御に移行する。これにより、カム軸１６が反転から正転に切り替えられるとともに、その切替直後において、モータ通電デューティ比が増量値Ｄ(Ini)に一時的に増量される。このときの反転から正転への回転の勢いを利用してロック解除が行なわれる。なお、本実施形態では、正転後の一時的な増量時間（図４のＴ３）を通電増量制御の実施時間（図４のＴ１）と同じにしたが、Ｔ３とＴ１との長さが異なっていてもよく、例えばＴ３の方が長くてもよい。
【００８１】
以上詳述した実施形態によれば以下の優れた効果が得られる。
【００８２】
エンジン停止後のカム軸位相制御に際し、目標カム軸位相への変更途中に可変バルブタイミング装置１８のロック状態が発生した場合、モータ装置（モータ２６、モータ駆動回路３１）を冷却するモータ冷却制御を実施することで、モータ装置の温度を低下させるとともに、モータ装置の温度を低下させた状態で、可変バルブタイミング装置１８のロック状態を解消するための通電制御（ロック解除制御）を実施する構成とした。したがって、モータ２６の高温化に起因するモータトルクの低下や、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６の故障といった不都合が生じるのを回避することができる。これにより、ロック解除制御によってロック状態を確実に解除することができ、ひいては、エンジン停止時においてバルブタイミングを適正に制御することができる。
【００８３】
モータ装置の冷却の実施態様として、ＥＤＵ３１を介したモータ２６への通電を停止し、その通電状態での放熱を利用する構成としたため、モータ装置を冷却する装置を新たに設けなくても、モータ装置の温度を比較的簡単な構成で低下させることができる。
【００８４】
可変バルブタイミング装置１８のロック状態が発生した場合、ロック解除制御として、カム軸位相を目標カム軸位相への変化方向とは逆方向に一時的に制御する構成としたため、その後、カム軸１６の回転位相を目標値への変化方向に回転させたときに、カム軸１６の反転に伴う回転の勢いによってロック状態を確実に解除することができる。また、カム軸位相の逆方向への制御の実施前にモータ装置の冷却を行うため、同制御において、カム軸１６の反転を確実に行わせることができる。
【００８５】
ロック解除制御によりカム軸１６を一旦逆回転させた後、元の回転方向に戻す際、その回転方向の変更の開始当初において、モータ２６の通電量を所定の増量値Ｄ(Ini)に一時的に増量する構成としたため、カム軸１６の反転から正転への移行の際にモータ２６の出力が適度にかつ瞬時に大きくなり、カム軸１６の回転の勢いをより増大させることができる。その結果、ロック解除をより確実に行うことができる。
【００８６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、上記の第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、停止後制御（第１の通電制御）によりエンジン停止後においてカム軸位相の目標値への変更中にカム軸１６のロック状態が生じた場合、ロック解除制御（第２の通電制御）を実施する前に、モータ装置を冷却してモータ装置の温度を低下させるモータ冷却制御を実施した。これに対し、本実施形態では、停止後制御の実施中にカム軸１６のロック状態が生じた場合、まず、ロック解除制御（第３の通電制御）を実施し、該ロック解除制御によりロック解除できなかった場合にモータ冷却制御を実施する。また、モータ冷却制御の実施後、ロック解除制御（第２の通電制御）によりロック解除を再度実施する。つまり、本実施形態では、ロック解除制御によりロック解除できない場合に限ってモータ装置の冷却を実施する。
【００８７】
より具体的には、本実施形態では、カム軸１６のロック状態が発生したことを検出した場合、まず、ロック解除制御として、カム軸位相を目標値への変化方向とは逆方向に一時的に制御する逆回転制御を実施する（逆回転制御手段）。また、その逆回転制御により、カム軸位相の逆方向への変化が生じたか否かを判定する（逆回転判定手段）。このとき、カム軸位相の逆方向への変化が生じたと判定された場合には、モータ装置の冷却を実施せずにカム軸の回転位相を正方向に戻し、例えば停止後制御に移行する。一方、カム軸位相の逆方向への変化が生じていないと判定された場合には、モータ装置を冷却するとともに、モータ装置の冷却後、カム軸を再度逆回転させることでロック解除を図る。
【００８８】
図８は、本実施形態のエンジン停止後における位相制御の具体的態様を示すタイムチャートである。図中、（ａ）はカム軸１６の位相の推移、（ｂ）はモータ２６の通電デューティ比の推移を示す。
【００８９】
図８において、実カム軸位相の目標値への変更中のタイミングｔ２１で、カム軸１６の回転が停止又はほぼ停止し、タイミングｔ２２でロック発生有りと判定された場合を考える。この場合、タイミングｔ２２で、まず、仮目標値Ｎｔｇを、制御目標値Ｍｔｇへの変化方向とは逆方向に実カム軸位相θｒｅから変更量Δθ（例えば１０°ＣＡ）離れた角度（θｒｅ−Δθ）に設定する。また、モータ２６の通電デューティ比を負電流のデューティ比に切り替える。
【００９０】
タイミングｔ２２でモータ２６の通電デューティ比を負電流のデューティ比に切り替えた後において、実カム軸位相と目標値（仮目標値Ｎｔｇ）との偏差が解消されない場合を考える。この場合、タイミングｔ２３で、モータ２６の通電を停止し（通電デューティ比を０にし）、その通電停止状態を所定時間Ｔ４継続する。また、タイミングｔ２４では、再度、モータ２６の通電デューティ比を負電流のデューティ比に設定する。カム軸１６が反転されて回転位相が目標値（仮目標値Ｎｔｇ）に達すると、そのタイミングｔ２５で、カム軸位相の目標値を制御目標値Ｍｔｇに戻すとともに、モータ２６の通電デューティ比を正電流のデューティ比（例えば、増量値Ｄ(Ini)）に切り替える。この反転から正転への切り替えによりロック状態が解除され、その後、フィードバック制御が実施されることにより、最終的にカム軸位相が目標値に一致される。
【００９１】
以上詳述した本実施形態によれば、更に以下の優れた効果が得られる。
【００９２】
ロック発生時には、まずロック解除のための通電制御を実施し、その通電制御によりロック解除できなかった場合にモータ装置の冷却を実施する構成としたため、モータ装置の高温化によってロック解除のためのモータトルクが得られない場合に限ってモータ装置の冷却を実施することができる。これにより、ロック状態が発生した場合でも、通電制御によりロック解除できる場合には、冷却操作を省略することができる。
【００９３】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００９４】
・モータ装置の温度を検出する温度検出手段として、例えばモータ２６又はＥＤＵ３１の近傍に温度センサを配置し、該温度センサにより、冷却開始時のモータ装置の温度、すなわちロック判定時のモータ装置の温度（図４のタイミングｔ１４での温度）を検出する。そして、その検出した温度に基づいて、モータ装置の冷却時間（図４におけるＴ２）を可変にする。このとき、モータ装置の温度が高いほど、冷却時間を長くする。なお、温度検出手段としては、モータ装置の温度を直接検出するものに限らず、例えばエンジン水温等に基づいて推定するものであってもよい。
【００９５】
・また、上記温度センサにより、モータ装置の冷却を実施している期間内のモータ装置の温度を都度検出し、その検出した温度に基づいて、モータ装置の冷却を停止する構成としてもよい。具体的には、例えば、モータ装置の冷却期間内において、モータ装置の温度が所定温度以下になった場合にモータ装置の冷却を停止する。あるいは、モータ装置の冷却期間内において、モータ装置の温度が所定量低下した場合にモータ装置の冷却を停止してもよい。なお、所定温度及び所定量については、予め定めた一定値であってもよいし、あるいは、冷却開始時の温度やロック発生の履歴等に基づいて可変にしてもよい。
【００９６】
・モータ装置の冷却後に実施されるロック解除制御（第２の通電制御）について、上記実施形態では、ＥＤＵ３１を介してのモータ２６への通電を停止することによりモータ装置（モータ２６、ＥＤＵ３１）を冷却する構成としたが、モータ装置を冷却する手段（冷却制御手段）は上記に限定しない。例えば、モータ２６やＥＤＵ３１の近傍に、モータ装置に冷却風を供給する冷却ファンを配置し、該冷却ファンを作動させることにより、モータ装置を冷却する構成としてもよい。このとき、モータ通電停止による冷却と、冷却ファンによる冷却とを併せて実施してもよいし、冷却ファンによる冷却のみを実施してもよい。
【００９７】
・カム軸位相の変更中にロック状態が発生した場合、ロック状態が解消されるまで、モータ冷却制御によるモータ装置の冷却と、その後のロック解除制御とを繰り返し実施する。この場合、ロック解除制御の実施回数が判定値に達した時点で、その後においてロック解除のための通電制御を実施しない構成とするのがよい。モータ装置の冷却後においてロック解除のための通電を複数回行ってもロック状態を解消できない場合、ロック解除のための通電制御ではロック解除が困難であることが考えられる。したがって、かかる場合には、その後のロック解除制御を中止することにより、上記ロック解除制御の実施による無駄な電力消費を抑制することができる。なお、ロック解除制御の実施回数が判定値に達した場合、併せて、故障発生の旨をドライバに通知したり、その故障内容をバックアップ用メモリに記憶したりするとよい。
【００９８】
・モータ装置の冷却後に実施されるロック解除制御（第２の通電制御）について、上記実施形態では、モータ２６の通電方向を逆方向にすることで、カム軸を目標カム軸位相への変化方向とは逆方向に一時的に回転させる構成としたが、ロック解除制御は上記態様に限定しない。例えば、モータ２６の通電方向を正電流としたまま、モータ通電量（通電デューティ比）を大きくする構成としてもよい。
【００９９】
・モータ装置の冷却時間と、該冷却時間でのモータ装置の冷却後に実施されるロック解除制御によるロック解消の成否の結果との対応関係に関する情報として冷却時間情報を記憶しておき、その記憶した過去の冷却時間情報に基づいて、今回の冷却時における冷却時間を可変に設定してもよい。モータ装置の温度を低下させるのに必要な時間には個体差があることから、本構成では、その個体差に応じた態様でモータ冷却制御を行うことにより、そのモータ冷却制御によってモータ装置の温度を十分に低下させることができ、ひいては、ロック解除を確実に行うことができる。
【０１００】
具体的には、カム軸１６のロック発生に伴いモータ２６への通電を停止することによりモータ装置の冷却を行った場合、モータ２６の通電停止時間（冷却時間）を学習値としてバックアップ用メモリに記憶しておく。このとき、冷却後のロック解除制御によるロック解除の成否の結果についても併せて記憶しておく。そして、通電停止時間をＴＡ１とした時にロック解除できた場合には、その後のカム軸１６のロック発生時において、モータ装置冷却時の通電停止時間をＴＡ１とする。一方、通電停止時間ＴＡ１ではロック解除できなかった場合には、その後のカム軸１６のロック発生時において、モータ装置冷却時の通電停止時間をＴＡ１よりも長いＴＡ２とする。
【０１０１】
・モータ装置の冷却後に実施されるロック解除制御（第２の通電制御）においてロック状態が解消したか否かを判定する。そして、ロック解消していないと判定された場合、モータ冷却制御によるモータ装置の冷却を再度実施するとともに、その再冷却後において、ロック解除のための通電制御を再度実施する。モータ装置の冷却後にロック解除制御を行ってもロック解除できなかった場合、ロック解除前のモータ冷却制御によってはモータ装置の温度を十分に低下させることができておらず、モータトルクの不足に起因してロック解除できなかったことが考えられる。また、ロック解除できていない状態での通電によって、モータ装置の温度が更に上昇することが考えられる。したがって、上記構成では、前回の冷却時の冷却時間を冷却時間情報として記憶しておき、モータ装置の再冷却時には、その冷却時間情報に基づいて、前回の冷却時よりも冷却時間を長くするのがよい。
【０１０２】
・上記実施形態では、モータ２６の通電方向を、カム軸位相を目標値に変化させているときの通電方向に対して逆にすることで、カム軸位相を一時的に反転させる構成としたが、モータ２６の通電方向はそのままにしてモータ通電量を減少させるか、又はモータ２６の通電量をゼロにすることでカム軸位相を一時的に逆方向に変化させる構成としてもよい。モータ通電によるカム軸位相の変更途中において、カム軸位相をその位相で保持する場合、位相を保持するための保持電流が必要になる。したがって、モータ通電量を今現在よりも減少させることにより、カム軸位相を目標値への変化方向とは逆方向に変更可能であり、本構成によってもロック解除を実施可能と言える。この場合、モータ２６の通電方向を逆方向にする場合よりもロック解除の確実性は低下するものの、カム軸１６の逆回転に起因するギヤ間の歯打音を抑制できる点で好適である。
【０１０３】
・モータ２６の通電方向を逆方向すること、及びモータ２６の通電方向はそのままにしてモータ通電量を減少させるか又はモータ２６の通電量をゼロにすることによりカム軸位相を一時的に逆方向に変化させる構成とし、最初のロック状態発生時にはモータ２６の通電方向はそのままにしてモータ通電量を減少させるか、又はモータ２６の通電量をゼロにすることでロック解除を実施し、再度のロック状態発生時には、モータ２６の通電方向を逆方向にすることでロック解除を実施する。こうすることにより、ギヤ間における歯打音の抑制とロック解除の確実性とのバランスを取りつつロック解除を行うことができる。すなわち、原則としてロック発生がまれであるとして、ロック解除の際の通電方向を最初は変化させず、必要に応じてその通電方向を反転させることで、好適なロック解除制御を行いつつもカム軸１６の逆回転に伴うギヤの歯打音を抑制することができる。
【０１０４】
・上記実施形態では、位相可変機構２１を介してモータ２６により吸気側カム軸１６の回転を電気的に行う電動式の可変バルブタイミング装置に本発明を適用したが、モータによって駆動される電動ポンプにより油圧回路の油圧を制御することで吸気側カム軸１６の回転を行う油圧式の可変バルブタイミング装置に本発明を適用してもよい。本構成の場合、回転伝達部としての位相可変機構２１が不要となるため、この位相可変機構２１のギヤ歯の噛み合い状態の良否によるロック発生の懸念は軽減されるものの、カム軸のカムがバルブスプリングの付勢力に抗して吸排気バルブを押し下げるときの負荷によりロック発生が生じる可能性がある。故に、油圧式の可変バルブタイミング装置に本発明を適用することにより、カム軸の位相を目標値に確実に変更するといった効果を得ることができる。
【０１０５】
・吸気側カム軸１６に可変バルブタイミング装置１８を設けたが、排気側カム軸１７に可変バルブタイミング装置を設け、これについても上記と同様のロック解除制御及びモータ冷却制御を実施してもよい。
【０１０６】
・モータ２６と吸気側カム軸１６との間に位相可変機構２１を備える可変バルブタイミング装置に本発明を適用したが、モータ２６の駆動によりクランク軸１２に対する吸気側カム軸１６の回転位相を変更可能であれば、位相可変機構２１を備える上記構成に限定しない。例えば、モータ２６と吸気側カム軸１６との間に、アームにより構成されるリンク機構やガイドプレートを備える可変バルブタイミング装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１１…エンジン、１２…クランク軸、１６…吸気側カム軸、１８…可変バルブタイミング装置、１９…カム角センサ、２０…クランク角センサ、２６…モータ、２９…モータ回転角センサ、３０…ＥＣＵ（第１通電制御手段、ロック検出手段、冷却制御手段、第２通電制御手段、第１温度検出手段、第２温度検出手段、記憶手段、第３通電制御手段、ロック解除判定手段）、３１…ＥＤＵ（モータ駆動回路）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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